【摘要】：微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)近年來(lái)廣泛的應(yīng)用于致密油藏的壓裂監(jiān)測(cè)、礦山巖爆監(jiān)測(cè)、二氧化碳CO_2地質(zhì)封存監(jiān)測(cè)和常規(guī)油田注采誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)。然而,微地震信號(hào)受噪聲影響嚴(yán)重,難以拾取準(zhǔn)確初至且定位精度不高。因此,本文首先對(duì)微地震正演模擬進(jìn)行了詳細(xì)研究,分析了不同震源機(jī)制的微地震波場(chǎng)傳播特征并為后續(xù)的采集方案優(yōu)化奠定基礎(chǔ);其次對(duì)微地震有效事件拾取及震源定位進(jìn)行系統(tǒng)的方法研究,旨在改進(jìn)現(xiàn)有的反演方法以得到高精度的震源位置;最后探索了采集方案的優(yōu)化,為實(shí)際微地震采集方案的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。論文主要取得的成果如下:(1)分別應(yīng)用快速行進(jìn)法和交錯(cuò)有限差分技術(shù),分析了微地震監(jiān)測(cè)區(qū)域的走時(shí)場(chǎng)和波場(chǎng)特征。采用矩張量的形式描述微地震震源輻射特性,得到了各檢波器的到時(shí)、射線路徑及合成微地震記錄。此外,根據(jù)實(shí)際觀測(cè)經(jīng)驗(yàn),建立了微地震震源在空間、激發(fā)時(shí)刻和震源機(jī)制上的模擬分布函數(shù),通過(guò)關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整,描述了不同形態(tài)的誘導(dǎo)裂縫。(2)綜合研究了時(shí)窗能量比法、基于自回歸模型的Akaike信息準(zhǔn)則法、多尺度AIC算法和匹配濾波法。鑒于以上拾取法僅在時(shí)域進(jìn)行有效事件拾取的問(wèn)題,本文引入了基于S變換的微地震有效事件時(shí)頻分析拾取法。實(shí)際算例表明,該方法能夠在強(qiáng)噪聲環(huán)境提高微地震事件的拾取率。(3)詳細(xì)研究了Geiger定位法、網(wǎng)格搜索法、逆時(shí)聚焦定位法和雙差定位法。引入了峰值信噪比和三維定位橢球半軸長(zhǎng)作為定量評(píng)價(jià)逆時(shí)聚焦定位圖像清晰程度和定位精度的標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)逆時(shí)聚焦定位在強(qiáng)噪聲資料中成像噪聲嚴(yán)重的問(wèn)題,提出了基于雙樹(shù)復(fù)小波變換的多尺度逆時(shí)聚焦定位法,提高了定位成像質(zhì)量。(4)建立了基于采集方案的靈敏度和定位精度加權(quán)和的微地震采集方案優(yōu)化函數(shù)。通過(guò)模擬退火法求解監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)優(yōu)化函數(shù)的最小值可以定量的給出微地震監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)采集布置方案。模擬算例表明,采集方案的靈敏度和定位精度主要受接收器的數(shù)量、接收器陣列覆蓋面積、接收器與震源的距離決定。最后,分別通過(guò)微地震地表監(jiān)測(cè)合成數(shù)據(jù)和中東某油田注采誘發(fā)地震井下監(jiān)測(cè)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)以上算法進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了算法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P631.4
【圖文】：

第1 章 緒論- 10 -本論文的技術(shù)路線如圖1.1所示。圖 1.1 本文技術(shù)路線Fig. 1.1 Technical route for this dissertation1.4 主要研究成果本文的主要研究成果如下：(1) 實(shí)現(xiàn)了三維快速行進(jìn)法和基于矩張量震源的交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分法模擬微地震的走時(shí)場(chǎng)和完整波場(chǎng)。引入一種模擬微地震震源分布的函數(shù)。(2) 實(shí)現(xiàn)并對(duì)比了時(shí)窗能量比法、基于自回歸模型的 Akaike 信息準(zhǔn)則法、多尺度 AIC 算法和匹配濾波法進(jìn)行微地震有效事件拾取。改進(jìn)了基于 S 變換的微地震有效事件拾取法，能夠提高強(qiáng)噪聲環(huán)境中微地震事件的自動(dòng)拾取率。(3) 實(shí)現(xiàn)了 Geiger 定位法、網(wǎng)格搜索法、逆時(shí)聚焦定位法和雙差定位法。引入以峰值信噪比和三維定位橢球作為定量評(píng)價(jià)逆時(shí)聚焦定位質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。提出了多尺度逆時(shí)聚焦定位算法，解決了在強(qiáng)噪聲資料中成像噪聲干擾嚴(yán)重的問(wèn)題。(4) 基于采集方案的靈敏度和定位精度加權(quán)和，建立定量評(píng)價(jià)接收器陣列分布優(yōu)劣的目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)模擬退火法求解目標(biāo)函數(shù)的最小值得到給定監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)采集布置方案。

圖 2.1 低速體三重值地震射線（a），其粘性限制解（b）和上風(fēng)有限差分原理（c）Fig. 2.1 Triple seismic rays (a) in low velocity region, its viscidity limited solution (b) andup-wind finite difference schematic figure (c)相比于有限差分求解程函方程，快速行進(jìn)法主要有兩個(gè)改進(jìn)。首先，針對(duì) 不連續(xù)的問(wèn)題，采用上風(fēng)有限差分求解程函方程，該算法得到的是程函方程的粘性限制解，如圖 2.1b 所示。該算法平滑了速度不連續(xù)性，確保了算法的穩(wěn)定性。其次，采用窄帶技術(shù)，在每一次波前向外擴(kuò)展時(shí)，搜索所有已更新走時(shí)的網(wǎng)格點(diǎn)，選擇最小走時(shí)作為子震源，重新向外計(jì)算并更新相鄰網(wǎng)格點(diǎn)的走時(shí)，以此保證計(jì)算的走時(shí)為最小走時(shí)。以二維直角坐標(biāo)系為例，上風(fēng)有限差分求解程函方程可表示為：2 2,max( , ,0) max( , ,0)x x z zij ij ij ij i jD D D D s (2.7)這里xijD 和xijD 分別表示走時(shí)場(chǎng) 沿著 x 方向的向后和向前差分，以 為例，其一階和二階的形式分別：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2730610